自古以来,“攻防一体”都是战略家的核心观念。大到群体,小到团队以及生命个体,防御体系都是不可或缺的一部分。经过亿万年的生存斗争,自然界的许多生物进化出巧妙的宏观/微观结构来进行自我保护,比较有趣的是,学者们发现,许多生物组织进化出同样的微观结构,比如甲壳虫的翅鞘、虾和螃蟹的螯部进化出分层纤维螺旋结构,这种结构赋予了甲壳虫、虾和螃蟹等生物的“盔甲”具有更加轻质、高强的特性,用于防止天敌的攻击。自然界中的这种巧妙并且普遍存在的微观结构为新型防护材料的设计、开发提供了灵感,本课题选取生物体分层螺旋结构为模型进行仿生结构设计,对材料进行定向组装以制备出力学性能优异的纤维增强仿生结构材料。以往的研究中,短纤维在纤维增强铝基复合材料中通常为随机分布,为了实现纤维在铝基体中的定向排布,本文采用直接墨水书写式（DIW）3D打印工艺和热压烧结工艺相结合的方法制备了纤维增强铝基仿生复合材料,解决了纤维在铝基体中分布杂乱的问题。选用镀镍碳纤维作为增强相,7075铝合金作为基体,通过3D打印和热压烧结工艺制备出纤维增强铝基复合材料。研究过程中,分别对制备过程中的打印工艺,脱脂工艺,烧结工艺分别进行了优化,并分析了复合材料的界面和性能。研究结果表明:1.打印环节中,分散剂DCM含量为35wt.%,粘结剂与固体粉末（镀镍碳纤维、铝合金粉末）的质量比为1:20时,料浆都可以正常挤出并且打印坯体成型质量好;当打印速度为12mm/s,挤出头直径为0.6mm时,打印过程流畅,成型坯体中打印缺陷最少,同时,纤维具有最佳的定向效果。2.脱脂环节中,研究了在不同脱脂温度下打印坯体的脱脂率,结果表明,在400℃时,脱脂率达到了91%,具有良好的脱脂效果。3.烧结环节中,当热压温度为630℃,热压压强为20MPa,热压时间为20min时,复合材料致密度最大,达到95.3%。4.EDS测试表明,从坯体到成型烧结样件的过程中,界面的元素分布发生了明显的变化,通过XRD检测,未检测到Ni层向碳纤维扩散后的相,以及Al4C3的相,证明了本实验的制备参数合理地控制了纤维与基体和镍层间的不良反应。5.制备出纤维增强复合材料后,对复合材料的硬度、拉伸、压缩性能进行了测试。结果显示,随着纤维含量的提升,纤维增强铝基复合材料的拉伸强度呈现先提高后下降的趋势,纤维含量为10wt.%时,拉伸强度达到最大值137MPa,比基体的抗拉强度提高了11.84%。纤维螺旋角度越大,拉伸强度越高,90°纤维螺旋试样拉伸强度最大;压缩测试中当受到x和y方向载荷时,相比于基体,压缩强度下降。当受到z方向载荷时,90°试样比于基体的抗压强度提升19.2%;相比于基体,60°试样在受到横向载荷时,呈现最大的压缩模量,相比于基体提升了59.6%;硬度测试结果显示,随着纤维含量的提高,复合材料的硬度呈现先提高后下降的趋势,当碳纤维含量增加到10wt.%时,硬度值达到最大值106.85HV。本研究对仿生复合材料的设计、高性能纤维增强复合材料的制备所面临的的实际问题具有一定的参考价值。